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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verhindern der Bewegung
eines Landfahrzeugs.
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Von
Zeit zu Zeit sind Militärbeamte
und Polizeibeamte gezwungen, die Bewegung von Landfahrzeugen anzuhalten.
Beispielsweise kann das Militär gezwungen
sein, einen mit Sprengstoff beladenen LKW anzuhalten. Die Polizei
kann gezwungen sein, ein mit hoher Geschwindigkeit fahrendes Fahrzeug mit
verdächtigen
Insassen anzuhalten. Es ist wünschenswert,
dass die Insassen solcher Fahrzeuge, unter denen sich möglicherweise
Geiseln befinden, durch die Festsetzung des Fahrzeugs nicht verletzt werden.
Die Festsetzung mit Hilfe herkömmlicher Verfahren
wie z. B. Straßensperren
unter Einsatz anderer Fahrzeuge sowie Reifen-Durchstechung ist daher
nicht akzeptierbar.
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Vorrichtungen
zum Anhalten eines sich bewegenden Landfahrzeugs ohne Verletzung
der Fahrzeuginsassen sind in den US-Patenten 4 576 507 von Terio
et al. und 4 824 282 von Waldecker offenbart. In dem Patent von
Terio et al. ist ein Paar I-Träger
offenbart, die auf einander abgewandten Seiten einer Straße angeordnet
sind und in einer Untergrundvertiefung gelagert sind. Von Stoßdämpfern gehalterte
Kabel erstrecken sich zwischen den I-Trägern. Wird die Sperre betätigt, erheben
sich die I-Träger
aus der Vertiefung im Untergrund, wodurch die Seile quer über die
Straße
gestreckt werden. Das Waldecker-Patent zeigt eine Mehrzahl von Stoffzylindern,
die in einem Graben angeordnet sind, welcher sich quer über die
Straße
erstreckt. Auf einer Seite dieser Zylinder ist ein Netz gehaltert.
Bei Betätigung füllen Gaserzeuger
die Zylinder und bringen sie dazu, nach oben zu steigen und quer über die
Straße
eine Sperre zu bilden. Der Zusammen prall mit den gasgefüllten Zylindern
dient als Primär-Bremseinrichtung, um
das Landfahrzeug festzusetzen. Das Netz bildet eine Sekundär-Bremsvorrichtung.
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Das
US-Patent 2 854 201 zeigt eine Flugzeugsperre mit Trägerelementen
und einer Fangleine, die mit der Sperre verbunden ist und als Nylongebilde
ausgebildet ist, um das Flugzeug einzufangen.
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Während die
oben erläuterten
Fahrzeug-Stillsetzungssysteme brauchbar sind, so leiden sie doch
unter dem Nachteil, dass sie kompliziert, schwer und unbeweglich
sind. Nützlich
sind sie beim Beschutz eines ortsfesten Ziels, weniger nützlich sind
sie hingegen bei zeitweiligen Zielen, so z. B. einer Arena beim
Besuch eines Staatsoberhaupts. Außerdem sind sie nicht geeignet
für rasche
Aufstellung an einem entfernten Ort, also in einer Situation, in
der beispielsweise die Polizei die Flucht von Tatverdächtigen
stoppen will.
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Es
besteht also Bedarf an einem transportierbaren, rasch aufstellbaren
Fahrzeug-Stillsetzungssystem,
welches nicht an den Nachteilen des Stands der Technik leidet.
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Es
ist folglich in Ziel der Erfindung, ein Fahrzeug-Stillsetzungssystem
anzugeben, welches sowohl transportierbar, als auch rasch aufbaubar
ist. Ein Merkmal dieses Fahrzeug-Stillsetzungssystems besteht darin,
dass Teleskop-Träger
rasch von einer Antriebseinheit ausgefahren werden. Die Teleskopträger können entweder
im Erdboden eingebettet oder oberhalb des Erdbodens verankert sein.
Eine Sperre, die sich zwischen den Teleskopträgern erstreckt, ermöglicht die
freie Durchfahrt von Landfahrzeugen, wenn die Teleskopträger zusammengefahren
sind, hält
jedoch sich bewegende Fahrzeuge mit einer Verzögerungskraft von weniger als
2g an (d. h. der doppelten Erdbeschleunigung auf Meereshöhe; 1g =
9,8m/s/s), wenn die Teleskopträger
ausgefahren sind.
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Unter
den Vorteilen des Fahrzeug-Stillsetzungssystems gemäß der Erfindung
ist zu nennen, dass das System sowohl geringes Gewicht hat als auch
transportierbar ist. Das System lässt sich leicht an der benötigten Stelle
aufbauen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein sich bewegendes
Landfahrzeug nicht zerstörend
stillgesetzt wird, was die sichere Bergung der Fahrzeuginsassen
erleichtert.
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Erfindungsgemäß wird eine
transportable Vorrichtung zum Verhindern der Bewegung eines Landfahrzeugs,
welches entlang einer Bahn fährt, geschaffen.
Die Vorrichtung besitzt einen ersten und einen zweiten Träger, die
an einer ersten bzw. einer zweiten Seite der Bahn positioniert sind
und jeweils in der Lage sind, aus einem zusammengefahrenen Zustand
in einen ausgefahrenen Zustand betätigt zu werden. Ein Antriebssystem
dient zum Betätigen
der Träger.
Eine Sperre oder Barriere erstreckt sich zwischen den Trägern in
einer mittleren ersten Höhe, was
die Wirkung hat, die Durchfahrt von Fahrzeugen zu ermöglichen,
wenn die Träger
zusammengefahren sind, wobei die Sperre von jedem Träger auf
einer mittleren zweiten Höhe
gehalten werden kann, was die Wirkung hat, die Durchfahrt eines
Fahrzeugs zu verhindern, wenn die Träger ausgefahren sind. Sind die
Träger
zusammengefahren, fahren die Fahrzeuge ungehindert über die
Sperre. Wenn die Träger ausgefahren
sind, verhindert die Sperre die Bewegung eines entlang der Bahn
fahrenden Fahrzeugs. Zumindest ein Verzögerungsseil koppelt die Sperre mechanisch
mit einem Bremssystem.
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In
spezifischen Ausgestaltungen der Erfindung kann jeder Träger ein
Gehäuse,
ein erstes Teleskopelement und ein zweites Teleskopelement enthalten.
Das erste Teleskopelement ist nach oben gegenüber dem Gehäuse bei Betätigung des zugehörigen Trägers bewegbar.
Das zweite Element ist konzentrisch bezüglich des ersten Elements und
gegenüber
dem ersten Element nach oben bewegbar, um eine ausgefahrene Höhe bei Betätigung des
zugehörigen
Trägers
zu erreichen. Die Sperre wird von dem zweiten Element jedes Trägers gehaltert.
Das Antriebssystem kann ein rasch verbrennendes chemisches Gemisch
enthalten. Die Träger
können
so positioniert sein, dass ihre Gehäuse sich auf dem Umgebungs gelände befinden
und nicht in das Gelände versenkt
sind, so dass der Großteil
von dem ersten und dem zweiten Teleskopelement sich. oberhalb des
Bodens befindet, wenn die Träger
den zusammengefahrenen Zustand einnehmen. Die Träger können jeweils eine Mehrzahl
von Ankern aufweisen, die die Wirkung haben, die Träger gegen
Kraft zu sichern, die durch den Zusammenstoß des Fahrzeugs mit der Sperre übertragen
werden. Die Anker können zumindest
teilweise in den Boden eingebettet sein. Die Teleskopelemente können aus
inneren und äußeren zusammengesteckten
Zylindern bestehen.
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Vor
dem Aufstellen kann die Sperre in einem Sperrengehäuse eingeschlossen
sein. Das Sperrengehäuse
kann einen oberen Teil mit einem ersten und einem zweiten mittels
Scharnier angebrachten Abdeckelement aufweisen. Die Abdeckelemente
können
bewegbar sein aus einem geschlossenen Zustand, in welchem die Sperre
unterhalb des oberen Teils aufgenommen ist, so dass die Sperre vor
Fahrzeugen geschützt
ist, die über
das Gehäuse
fahren, in einen geöffneten
Zustand, in welchem die Sperre durch eine Lücke zwischen den Abdeckelementen nach
oben ausgefahren werden kann.
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Im
geschlossenen Zustand können
die Abdeckelemente durch eine Faltungs-Trennlinie voneinander getrennt sein,
die miteinander in Eingriff stehende Innenkanten des ersten und
des zweiten Abdeckelements definieren. Solche Kanten oder Ränder können im
geöffneten
Zustand mehr oder weniger nach oben gerichtet sein, um die Reifen
eines über
das Gehäuse
fahrenden Fahrzeugs zu durchstechen. Das Gehäuse kann einen etwa trapezförmigen Querschnitt
aufweisen.
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Die
Verzögerungsseile
können
so konfiguriert sein, dass sie einander hinter einem Fahrzeug kreuzen,
welches mit der Sperre kollidiert ist, so dass sie sich entlang
einer ersten und einer zweiten Seite des Fahrzeugs erstrecken und
verhindern, dass die Fahrzeugtüren
so weit geöffnet
werden können,
dass die Insassen des Fahrzeugs flüchten können.
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Die
oben angegebenen Ziel, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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1 zeigt
in teilweiser Schnittdarstellung eine Fahrzeug-Festsetzvorrichtung
vor dem Aufstellen.
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2 zeigt
eine isometrische Ansicht eines Teils der Vorrichtung nach 1 von
oben.
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3 veranschaulicht
Mechanismen zum Durchstechen der Reifen eines Fahrzeugs.
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4 zeigt
eine Querschnittdarstellung der Vorrichtung nach 1 im
Anschluss an die Aufstellung.
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5 veranschaulicht
in Querschnittdarstellung einen Teleskopträger.
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6 zeigt
in teilweiser Schnittdarstellung einen Mechanismus zum Vernakern
eines Teleskopträgers
oberhalb des Bodens.
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7 bis 11 zeigen
schematisch die Arbeitsweise der Fahrzeug-Festsetzvorrichtung.
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12 veranschaulicht
schematisch ein Bremssystem.
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13 zeigt
schematisch ein Bremssystem gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
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14 zeigt
in teilweiser Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung
im aufgestellten Zustand.
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15 bis 19 zeigen
in einer schematischen Darstellung von oben die Vorrichtung nach 14 in
verschiedenen Stadien des Angreifens an einem Zielfahrzeug.
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20 bis 23 zeigen
in teilweiser schematischer Seitendarstellung die Wechselwirkung
einer Fangleine der Vorrichtung mit den Hinterrädern eines Zielfahrzeugs während verschiedener
Stadien des Einfangvorgangs.
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24 ist
eine Teil-Längsschnittansicht
einer zerbrechlichen Verbindung.
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25 ist
eine Längsschnittansicht
des Körpers
der Verbindung nach 24.
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26 ist
eine Längsschnittansicht
einer Spannmutter der zerbrechlichen Verbindung nach 24.
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27 ist
eine Frontansicht der Spannmutter nach 26.
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28 ist
eine Seitenansicht der Spannmutter nach 26.
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29 ist
eine graphische Darstellung der Haltekraft in Abhängigkeit
der Entfernung für
ein beispielhaftes Sperrsystem.
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30 ist
eine graphische Darstellung des Haltewegs und der Spitzenbeschleunigung
im Verhältnis
zur Fahrzeugmasse bei einem beispielhaften Sperrensystem.
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Ähnliche
Bezugszahlen und Bezeichnungen in den verschiedenen Ansichten bedeuten
gleiche Elemente.
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1 bis 13 zeigen
Ausführungsformen,
die nicht unter den Schutzumfang des Anspruchs 1 fallen.
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1 zeigt
in Teil-Schnittdarstellung eine transportierbare Vorrichtung 10 zum
Verhindern der Bewegung eines Fahrzeugs, welches entlang einer Bahn 12 fährt. Während die
Bahn 12 hier als gepflasterte Straße dargestellt ist, ist die
Erfindung ebenso anwendbar bei anderen Wegstrecken, beispielsweise
ungepflasterten Straßen,
Schienen und schmale Wasserwege, beispielsweise bei Kanälen.
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Die
Vorrichtung 10 enthält
einen ersten Teleskopträger 14 und
einen zweiten Teleskopträger 16. Der
erste Teleskopträger 14 und
der zweite Teleskopträger 16 sind
auf einander abgewandten Seiten der Bahn 12 verankert.
Die Verankerung kann teilweise in den Boden 18 eingelassen
sein, wie in 1 gezeigt ist, oder kann durch
explosionsartig angetriebene Anker gebildet werden, wie sie in 5 dargestellt sind.
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Die
Teleskopträger 14, 16 tragen
eine Sperre 20 mittels einer Abreißschnur 21 oder einer
anderen lösbaren
Verbindung. Im zusammengefahrenen Zustand strecken die Teleskopträger 14, 16 die
Sperre 20 über
die Bahn 12 in einer mittleren ersten Höhe D, die typischerweise zwischen
0 cm (0 Zoll) (bündig
mit der Bahn) und 15 cm (6 Zoll) liegt. Vorzugsweise hat D einen
Wert zwischen 0 cm (0 Zoll) bis 5 cm (2 Zoll).
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Vorzugsweise
haben der erste Teleskopträger 14 und
der zweite Teleskopträger 16 gleiche
Höhe, um
die Sperre gleichförmig über der
Bahn 17 zu halten. Beim Ausfahren mit Hilfe eines geeigneten Antriebssystems
heben der erste Teleskopträger 14 und
der zweite Teleskopträger 16 die
Sperre 20 auf eine Höhe
D' (als alternative
Stellung in 1 kenntlich gemacht) oberhalb
der Bahn 12.
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Die
Sperre 20 erstreckt sich zwischen den Teleskopträgern 14, 16.
Wenn die Teleskopträger 14, 16 zusammengefahren
sind, ist die Höhe
der Sperre 20 oberhalb der Bahn 12 ausreichend
niedrig, um die Überfahrt
von Landfahrzeugen zu ermöglichen.
Vorzugsweise beträgt
D weniger als 5 cm (2 Zoll). Wenn die Teleskopträger 14, 16 ausgefahren
sind, nimmt die Sperre 20 eine Höhe ein, die wirksam ist, um
die Durchfahrt von Fahrzeugen zu verhindern. D' hängt ab
von dem anzuhaltenden Fahrzeug einschließlich der Reifengröße und des
Fahrzeuggewichts. Vorzugsweise ist D' mindestens so groß wie der Durchmesser der Fahrzeugreifen.
Für ein
Geländefahrzeug
oder einen Lastkraftwagen beträgt
D' mehr als 91 cm
(36 Zoll), vorzugsweise von etwa 122 cm (48 Zoll) bis etwa 203 cm
(80 Zoll).
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Die
Vorrichtung 10 enthält
außerdem
mindestens ein Verzögerungsseil 22,
welches die Sperre 20 mechanisch mit einem Bremssystem 24 koppelt. Das
Verzögerungsseil 22 hat
eine Zugfestigkeit und eine Längendehnung,
die ausreichend groß ist,
um einen Bruch zu vermeiden, wenn die Sperre 20 mit einem
fahrenden Fahrzeug zusammentrifft. Da die Sperre 20 dazu
ausgelegt sein kann, einen sich bewegenden Lastkraftwagen mit einem
Gewicht von mehreren Tonnen anzuhalten, sollte die Zugfestigkeit des
Verzögerungsseils 22 ausreichend
groß sein,
um das Fahrzeug anhalten zu können.
Ein hochfestes Nylonseil oder ein Stahlkabel sind mögliche Beispiele.
Ein bevorzugter Werkstoff für
das Verzögerungsseil 22 ist
ein 5 cm (2 Zoll) breites Bandmaterial aus Nylon.
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Die
Wucht des Fahrzeugs wird von dem Verzögerungsseil 22 abgeleitet,
um das Landfahrzeug zerstörungsfrei
anzuhalten.
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2 veranschaulicht
in einer isometrischen Darstellung von oben die Vorrichtung 10 vor
dem Aufstellen. Die Teleskopträger 14, 16 sind
auf einander abgewandten Seiten der Bahn 12 verankert und
tragen die (gestrichelt angedeutete) Sperre 20. Die Sperre 20 ist
optional im Inneren eines Sperrengehäuses 26 untergebracht,
welches sowohl die Sperre gegen Beschädigungen schützt als
auch eine ungehinderte Überfahrt
von sich bewegenden Landfahrzeugen erleichtert.
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Das
Sperrengehäuse 26 hat
die Form einer herkömmlichen,
zur Geschwindigkeitsbegrenzung dienenden Bodenwelle, so z. B. halbkreisförmig oder trapezförmig. Das
trapezförmige
Sperrengehäuse 26 nach 2 besitzt
schräg
verlaufende Flächen 28, um
ein sich bewegendes Landfahrzeug über das Sperrengehäuse 26 zu
führen.
Vorzugsweise liegt das Sperrengehäuse auf einer Minimum-Höhe, die zum
Verschließen
der Sperre 20 notwendig ist. Typischerweise erstreckt sich
das Sperrengehäuse
von etwa 0 Zoll bis etwa 15 cm (6 Zoll) oberhalb der Bahn 12,
wobei die Flächen 28 mit
der Bahn 12 einen Winkel zwischen 0° und 15° bilden.
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Das
Sperrengehäuse 26 ist
aus irgendeinem Werkstoff ausreichender Festigkeit gebildet, damit
es die Überfahrt
schwerer Landfahrzeuge ermöglicht. Geeignete
Werkstoffe sind Stahl, Aluminium und Glasfasermaterial. Eine Oberseite 30 ist
so ausgebildet, dass das Aufstellen der Sperre 20 nicht
verhindert wird. Vorzugsweise ist die Oberseite 30 für ein beschleunigtes Öffnen aufklappbar.
Die Oberseite 30 kann zwei durch eine Zick-Zack-Linie 31 voneinander getrennte
Stücke
enthalten. Die Zick-Zack-Linie bildet spitze Stachel oder Zähne an der Öffnung,
welche die Wirkung haben, die Reifen des Fahrzeugs zu durchstechen.
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3 zeigt
alternative Mechanismen zum Durchstechen der Reifen des anzuhaltenden
Fahrzeugs. Das Sperrengehäuse 26 enthält ein oder mehrere
Stechvorrichtungen, beispielsweise zugespitzte Stachel 32 oder
Schneidklingen 33, die beim Öffnen der Oberseite 30 ausfahren.
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4 zeigt
die Vorrichtung 10 bei ausgefahrenen Teleskopträgern 14, 16,
wobei die Sperre 20 sich auf einer mittleren zweiten Höhe D' oberhalb der Bahn 12 befindet.
Die Sperre 20 hat bei dieser Höhe die Wirkung, die Durchfahrt
eines Landfahrzeugs zu verhindern.
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Die
Sperre 20 hat eine beliebige Struktur mit der Wirkung,
die Fahrt eines Fahrzeugs zu beenden. Geeignete Strukturen für die Sperre 20 beinhalten Seile,
Bahn material und Bänder,
die entweder horizontal oder vertikal verlaufen. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Sperre 20 ein Maschengebilde oder Netz mit Bändern ausreichender
Festigkeit, um einen Bruch zu vermeiden, wenn die Teile mit dem
sich bewegenden Fahrzeug zusammentreffen. Geeignete Werkstoffe für die Bänder beinhalten
Nylon und Polyester hoher Zugfestigkeit. Ein geeignetes Bahnmaterial
beinhaltet solche Bänder
mit einer Breite von 2,5 cm (1 Zoll) bis 10 cm (4 Zoll) und maximalen Öffnungen
von 12 Zoll, welche die Bänder voneinander
trennen.
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Das
die Sperre 20 bildende Bahnmaterial ist vorzugsweise opak
oder durchscheinend oder es trägt
einen opaken oder durchscheinenden Film, beispielsweise in Form
eines Stoffs. Dies behindert die Sicht der Fahrzeuginsassen des
anzuhaltenden Fahrzeugs, was die Sicherheit der Personen erhöht, die
die Fahrzeug-Festsetzungsvorrichtung
aufgestellt haben.
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Zusätzlich zu
der Abreißschnur 21 und
dem Verzögerungsseil 22 ist
ein elastisches Seil 36, beispielsweise in Form eines „Bungeeseils" vorgesehen. Das
elastische Seil ist in der Nähe
des oberen und unteren Bereichs der Sperre befestigt, um das Geflecht
während
des Aufstellvorgangs stramm und offen zu halten.
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Das
Aufstellen der Sperre 2 erfolgt durch Ausfahren der Teleskopträger 14, 16.
Ein zusammengefahrener Teleskopträger 14 ist im Querschnitt in 5 dargestellt.
Der Träger 14 ist
in einem Gehäuse 37 enthalten,
typischerweise bestehend aus Stahl oder Aluminium und mit einem
brechbaren oder klappbaren Verschluss 38 ausgestattet.
Das Gehäuse 37 ist
ein geschlossener Zylinder oder eine andere umschlossene Form. Ein
Antriebssystem 39 ist benachbart zu dem geschlossenen Ende
des Gehäuses 37 angeordnet.
Eine Barriere 40, beispielsweise in Form eines dünnen Stahlbands,
trennt das Antriebssystem 39 von einer Träger-Oberplatte 41.
Das Aktivieren des Antriebssystems 39 entlässt ein
Treibmittel durch eine Öffnung 42 in
der Barriere 40 und treibt die Träger-Oberplatte 41 durch
den Deckel 38 nach oben. Die Träger-Oberplatte 41 arbeitet
mit dem In nersten mehrerer ineinander verschachtelter Zylinder 44 zusammen,
die sich teleskopartig nach außen
zu der zweiten Höhe
D' bewegen.
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Das
Antriebssystem 39 ist jede geeignete Krafterzeugungszusammensetzung,
beispielsweise Druckluft oder unter Druck stehendes Hydraulikfluid. Außerdem kann
jede gaserzeugende chemische Zusammensetzung verwendet werden, beispielsweise eine
Zusammensetzung auf der Basis von Nitrozellulose/Nitroglycerin oder
eine Zusammensetzung auf Ammoniumnitratbasis.
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Vorzugsweise
ist das Antriebssystem 39 ein rasch verbrennendes Gemisch,
welches von einem herkömmlichen
Zünder 46 aktiviert
wird. Rasch verbrennende Gemische sind gegenüber mechanischen, hydraulischen
oder pneumatischen Systemen deshalb bevorzugt, weil die Geschwindigkeit
der Aufstellung der Teleskopträger
viel höher
ist und das erforderliche Volumen für die Krafterzeugungs-Zusammensetzung geringer
ist. Der Zünder 46 wird über Leitungen 48 durch
ein elektrisches Signal angesteuert.
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Das
elektrische Signal kann von jeder beliebigen Signalquelle erzeugt
werden, so z. B. von einer Handtaste, einem mittels Druck aktivierten
Sensor, der in die Bahn eingelassen ist, oder einen Lichtstrahl,
der sich über
die Bahn hinwegerstreckt.
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Ein
Steuersystem kann dazu eingesetzt werden, das sich nähernde Fahrzeug
zu erkennen und Geschwindigkeit und Entfernung zu ermitteln. Geeignete
Geräte
zum Bestimmen dieser Parameter beinhalten Drucksensoren, die in
die Straße
eingelassen sind, elektrooptische Sensorgeräte und elektromagnetische Strahlungs-Sensorgeräte. Das
Steuersystem richtet die Sperre zum geeigneten Zeitpunkt abhängig von
der Fahrzeuggeschwindigkeit auf, um sicherzugehen, dass das Fahrzeug
nicht über
die Vorrichtung hinausfährt
und der Fahrer nicht genügend Zeit
hat, zum Vermeiden der Sperre ein Ausweichmanöver durchzuführen.
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Das
rasch verbrennende Gemisch, bei dem es sich vorzugsweise um einen
Treibstoff auf Ammoniumnitrat-Basis handelt, erzeugt bei Zündung einen Druck,
der die Wirkung hat, den Teleskopträger 14 in weniger
als 5 Sekunden voll auszufahren. Vorzugsweise ist der Teleskopträger 14 in
einer Sekunde, und noch mehr bevorzugt zwischen 0,1 und 0,4 Sekunden
voll ausgefahren.
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Bei
einem Teleskopträger
mit einem Innendurchmesser von etwa 8 cm (3 Zoll), der sich aus
einer zusammengefahrenen Höhe
von etwa 0,6 m (2 Fuß)
bis zu einer ausgefahrenen Höhe
von bis zu 2,6 m (8 Fuß)
erstreckt, ist vorgesehen, dass etwa 100 Gramm des Treibmittels
auf Ammoniumnitrat-Basis erforderlich sind.
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Die
ineinandergreifenden Zylinder 44 sind aus irgendeinem Werkstoff
hergestellt, der ausreichend Festigkeit besitzt, um den Kräften widerstehen zu
können,
die von einem Fahrzeug aufgebracht werden, welches gegen die Sperre
fährt,
welche mit den ineinandergreifenden Zylindern verbunden ist, so
z. B. über
einen Verbinder 50. Geeignete Werkstoffe für die ineinandergreifenden
Zylinder sind Stahl und Aluminium.
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Die
Teleskopträger 14 sind
verankert, um eine Lageveränderung
zu vermeiden, wenn die Sperre mit einem sich bewegenden Fahrzeug
zusammengerät.
Die Teleskopträger
können
in den Boden eingelassen sein, wie dies in 4 dargestellt
ist, sie können
optional durch einen (nicht gezeigten) Zementblock gehaltert sein,
wenn die Fahrzeug-Festsetzungsvorrichtung dauerhaft an einem festen
Ort installiert ist. Wenn Mobilität erwünscht ist, wird ein Teleskopträger 14 verwendet,
wie er in 5 dargestellt ist. Der Teleskopträger ist über Spannseile 52 durch
explosiv angetriebene Anker 54 verankert, oder aber durch
in den Boden eingetriebene Pflöcke, vergrabene
Anker oder andere geeignete Maßnahmen.
Grundsätzlich
sind zwischen etwa zwei und etwa acht Anker ausreichend, um eine
Verlagerung des Teleskopträgers 14 zu
unterbinden, wenn die Sperre von einem sich bewegenden Landfahrzeug getroffen
wird.
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7 bis 11 zeigen
die Arbeitsweise des Fahrzeug-Festsetzungssystems gemäß der Erfindung.
In 7 nähert
sich ein Fahrzeug 56 der Vorrichtung 10, die sich
in einem Zustand vor der Aufstellung befindet. Die Schrägflächen 28 des
Sperrengehäuses 26 ermöglichen
die Überfahrt
eines unverdächtigen
Fahrzeugs.
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Die
Annäherung
eines feindlichen Fahrzeugs bewirkt die Aufstellung der Sperre 20,
wie es in 8 gezeigt ist. Die Oberseite 30 des
Sperrengehäuses 26 öffnet sich
und präsentiert
optional die Reifeneinstechzacken 32 gegenüber dem
Fahrzeug 56. Die Teleskopträger 14, 16 fahren
in die aufrechte Position aus, um die Sperre 20 in einer
Höhe zu
errichten, in der sie das Fahrzeug 56 anhalten kann.
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Die
vergrößerte Einzeldarstellung
in 8 zeigt die Befestigung der Sperre 2 an
dem Teleskopträger 14.
Abreißleinen 21 halten
zunächst
die Sperre an den Teleskopträgern,
so dass das Hochfahren der Träger
die Sperre einstellt. Optional sind oben und unten an der Sperre 21 elastische
Schnüre 38 befestigt.
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Zwischen
den oberen und unteren elastischen Schnüren befindet sich ein Gurt 58.
Ein Verzögerungsseil 22 ist
mit der Sperre 2 über
den Gurt 58 verbunden und koppelt die Sperre mit dem Bremssystem 24.
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9 zeigt
das Fahrzeug 56 beim Auftreffen auf die Sperre 20.
Die Abreißseile
befreien die Sperre 20 von den Teleskopträgern 14, 16.
Die Sperre wird von dem elastischen Seil stramm gegen das Fahrzeug 56 gehalten.
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10 veranschaulicht
die voll an der Vorderseite des Fahrzeugs 56 anliegende
Sperre 20. Elastische Seile 36 halten die Sperre
gegen das Fahrzeug. Verzögerungsseile 22,
die optional von Gurten 58 gehalten werden, werden aus
dem Bremssystem 26 ausgefahren. Die Verzögerungsseile
verlaufen entlang der Seite des Fahrzeugs 56, um ein Öffnen der
Fahrzeugtüren
und eine Flucht der Insassen zu verhindern. Die Verzögerungsseile
sind vorzugsweise bei 60 hinter dem Fahrzeug gekreuzt,
um eine Flucht in Rückwärtsrichtung
zu vermeiden.
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11 zeigt
die Sperre 20 in vollem Eingriff an dem Fahrzeug 56,
wobei sie sowohl die Tür
als auch die Windschutzscheibe des Fahrzeugs umfasst. Die elastischen
Seile 36 arbeiten mit den Verzögerungsseilen 22 zusammen,
die mit dem Bremssystem 24 gekoppelt sind. Die Verzögerungsseile 22 laufen
durch die Teleskopträger 14, 16 zu
einem oder mehreren Bremssystemen 24. Die Bremssysteme absorbieren
die der Sperre 20 durch das Fahrzeug 56 übermittelte
Kraft und bringen das Fahrzeug allmählich zum Stehen.
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Das
Bremssystem 24 bringt eine mechanische Bremsung konstanter
Rate auf das Fahrzeug 56 bei einer relativ geringen Verzögerungsrate
auf, welche typischerweise zwischen 4,9 m/s/s und 29,4 m/s/s (0,5
g und 3g) liegt, vorzugsweise zwischen 1 g und 2 g.
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Um
ein mit 27 m/s (60 Meilen pro Stunde (88 Fuß/Sekunde)) fahrendes Fahrzeug
mit einer konstanten Verzögerung
von 9,8 m/s/s (1 g) anzuhalten, ist eine Strecke von 37 m (120 Fuß) erforderlich.
Die Verzögerungsseile
besitzen daher kombiniert mit dem Bremssystem eine ausreichende
Länge,
um das Fahrzeug in einer Entfernung von mindestens 18 m (60 Fuß) bei einer
Verzögerung
von 19,6 m/s/s (2 g) anzuhalten, wobei die effektive Länge vorzugsweise mindestens
37 m (120 Fuß)
beträgt.
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Eine
konstante Abbremsung wird durch jede geeignete Maßnahme erreicht. 12 veranschaulicht
eine Ausführungsform,
bei der das Verzögerungsseil 22 mit
einer Reißleine 64 in
Verbindung steht, die an dem Bremssystem 24 verankert ist.
Die Reißleine 64 besteht
aus einer Mehrzahl miteinander verbundener Fäden 66, die zum Auflösen eine
konstante Kraft erfordern. Eine geeignete Reißleine besteht aus verwundenen
Nylonfäden
oder Aramitfasern (z. B. KEVLAR-Fasern von E. I. duPont de Nemours
17 Co. („duPont)", Wilmington, DE),
bei der eine konstante Kraft zwischen etwa 2000 Pfund und etwa 8000
Pfund erforderlich ist, um abhängig
von dem anzuhaltenden Fahrzeug aufgetrennt zu werden. Es steht zu
er warten, dass etwa 30 m (120 Fuß) Reißleine 64 erforderlich
sind, um ein mit 100 km/h (60 Meilen pro Stunde) fahrendes Fahrzeug
innerhalb von möglichst
weniger als 2 g Verzögerung
zum Anhalten zu bringen.
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Eine
zweite, in 13 dargestellte Ausführungsform
hat Ähnlichkeit
mit einem herkömmlichen Kraftfahrzeug-Bremssystem.
Das Verzögerungsseil 22 ist
auf eine Welle 68 einer ersten Metallplatte 70 aufgewickelt.
Das Zusammenwirken des Verzögerungsseils
durch Zusammentreffen der Sperre mit einem Fahrzeug (Bezugspfeil 72)
bewirkt eine Drehung der Welle (Bezugspfeil 74), die die
erste Metallplatte 70 in Drehung versetzt. Die erste Metallplatte 70 steht
mit einer Reibungsplatte 76 in Eingriff. Die Reibung zwischen
der ersten Metallplatte 70 und der Reibungsplatte 76 liefert
die Bremswirkung. Ebenfalls geeignete Bremssysteme sind hydraulische, elektrische,
Wasser-Bremsen sowie Drehmomentwandler.
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Ein
Regler 78 bestimmt die Verzögerungsgeschwindigkeit durch
Variieren der Reibung zwischen der ersten Metallplatte 70 und
der Reibungsplatte 76. Vorzugsweise überschreitet die Verzögerungsrate
einen Wert von 2 g nicht. Die zum sicheren Verzögern eines Mopeds erforderliche
Reibung ist viel geringer als diejenige, die zum Anhalten eines
voll beladenen Lastkraftwagens erforderlich ist.
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Während hier
Teleskopträger
beschrieben wurden, können
auch andere rasch ausfahrende Strukturen verwendet werden, beispielsweise
Kolben und Zugraketen. Die Auswahl der Trägerstruktur hängt sowohl
von dem jeweiligen Anwendungsfall als auch von der Größe des festzusetzenden
Fahrzeugs ab.
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Während das
Sperrengehäuse
als geschwindigkeitshemmender Schweller beschrieben wurde, der sich über die
Oberfläche
des Wegs erhebt, so liegt es im Schutzumfang der Erfindung, dass
das Sperrengehäuse
auch innerhalb der Fahrbahnoberfläche oder unterhalb der Fahrbahnoberfläche angeordnet
ist.
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Während die
Sperre und das Bremssystem als miteinander fluchtend dargestellt
sind, können
sie auch gegeneinander versetzt sein.
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Das
gesamte Fahrzeug-Festsetzungssystem ist in einem Pickup oder einem ähnlichen
Fahrzeug transportierbar. Es wird angenommen, dass das gesamte System
von zwei Personen einfach installiert und abgebaut werden kann.
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14 zeigt
ein alternatives transportierbares Sperrensystem 110, welches
Fahrzeug-Einfangfähigkeit
besitzt, die sowohl ein Entweichen eines Fahrzeugs nach Kollision
mit der Sperre als auch die Flucht von Insassen aus einem solchen
Fahrzeug verhindert. Der verstaute Zustand des Systems 110 kann
im übrigen ähnlich sein
wie bei der Vorrichtung 10 nach 10. Die
Vorrichtung 110 enthält
ein Paar vorderer und hinterer Fangleinen 150, 152,
so bezeichnend aufgrund ihrer relativen Lagen, wenn ein Fahrzeug
in der unten beschriebenen Weise abgefangen wird. In dem in 14 dargestellten
Aufstell-Zustand vor dem Einsatz wird die vordere Fangleine 150 in
der Nähe
des oberen Bereichs der Sperre 120 gehalten. Dies kann
dadurch bewerkstelligt werden, dass die Leine 150 mit den
Abreißseilen 151 oder
einer anderen Einrichtung gekoppelt wird, um die Leine an dem oberen
Abschnitt 154 der Sperre 120 zu sichern, so z.
B. mit einem (nicht gezeigten) Klettverschluss, mit durchreißenden Bändern (nicht dargestellt)
und dergleichen.
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Die
hintere Fangleine 152 ist vorteilhafterweise nicht über ihre
gesamte Länge
mit dem unteren Teil 156 der Sperre 120 verbunden.
Die Leine befindet sich in der Nähe
der Bodenfläche
oder des (nicht gezeigten) Sperrengehäuses, damit das Fahrzeug die
Linie 152 in der unten beschriebenen Weise überfahren
kann. An ihrem linken und rechten Ende ist die Leine 150 an
dem Gehäuse
einer „Seilratsche" 160 befestigt.
Die Seilratschen 160 können ähnlich sein
wie eine Bergsteigerseilwinde, beispielsweise die Winde mit der
Bezeichnung ROPEMAN der Firma Wild Country Ltd. von Center Conway,
NH. Das Seil 152 läuft
durch jede Seilratsche 160. Jede Seilratsche funktioniert
so, dass das Seil 152 in nur einer Richtung hindurchgezogen
werden kann. Bei jeder Seilratsche 160 kann das Seil nur
in einer Richtung weg von der Mitte des Seils 152 gezogen
werden. Um Bezugsgrößen zu definieren,
wird für
jede Seite des Systems eine stromaufwärtige Richtung entlang dem
Seil 152 definiert als zur Mitte des Seils 152 hin gerichtet
(d. h. zwischen den beiden Seilratschen 160), eine Stromabwärtsrichtung
ist die entgegengesetzte Richtung. An seinem linken und rechten
Ende ist das Seil 152 mit dem linken bzw. rechten Verzögerungsseil 122A, 122B über eine
zerbrechbare Kopplung oder Verbindung 162 verbunden. An
jeder Seite der Sperre kann stromabwärts bezüglich der zugehörigen Seilratsche 160 (d.
h. zwischen der Seilratsche 160 und der zugehörigen Verbindung 162)
ein Sammelstück
oder eine Lose 164 in dem Seil 162 vorgesehen
sein. In ähnlicher
Weise kann stromaufwärts von
jeder Seilratsche 160 ein weiteres Ansammlungsteil oder
eine Lose 166 in dem Seil 152 ausgebildet sein.
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Das
Sperrensystem 110 kann ähnlich
aufgestellt werden wie die Vorrichtung 10. Im aufgestellten Zustand
kann ein Fahrzeug 200 auf das Sperrensystem aufprallen. 15 zeigt
den Beginn der anfänglichen
Aufprallphase. Der Aufprall des Fahrzeugs zieht die Sperre 120 nach
vorne (d. h. in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs). Die Vorwärtsbewegung
der Sperre 120 zerreißt
die Abreißschnüre 121 (14) und
beginnt, die elastischen Seile 136 zu strecken (16).
Die Abreißschnüre können eine
relativ geringe Reißspannung
aufweisen, da sie nur ausreichende Festigkeit besitzen müssen, um
die Sperre vor dem Aufprall aufrecht zu halten. Eine beispielhafte
Abreißschnur
besteht aus DACRON (Handelsmarke von duPont), eine Polyesterleine
mit einer bevorzugten Reißspannung
von etwa 50–150
Pfund, noch mehr bevorzugt etwa 90 Pfund. Die elastischen Seile 136 halten
die Sperre 120 in Eingriff mit dem Fahrzeug und verhindern,
dass die Sperre über
oder unter das Fahrzeug rutscht. Die elastischen Seile oder ihre äquivalenten
Ausführungsformen
sind optional, sie haben den Hauptvorteil, dass sie das Zusammenwirken
zwischen der Sperre und dem Fahrzeug bei relativ geringen Aufprallgeschwindigkeiten
aufrechterhalten (z. B. unterhalb von 40 km/h (25 mph). Oberhalb einer
solchen Geschwindigkeit kann das Moment des Fahrzeugs und die Trägheit der
Sperre ausreichend sein, um den gegenseitigen Eingriff zwischen
den beiden Teilen aufrechtzuerhalten. Die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs schiebt
außerdem
das Seil 150 zusammen mit der Sperre nach vorne. Am Anfang wird
die Ansammlung oder die Lose 166 gestreckt, so dass der
Mittelteil des Seils 152 an der Stelle zwischen den Trägern 114A und 114B verbleiben
kann. In ähnlicher
Weise wird die Lose 164 so wie die Ansammlung oder Lose 170 (14)
in dem Verzögerungsseil
zwischen der Verbindung 162 und der Sperre 170 gestreckt.
Das Strecken der Ansammlungen 164 und 170 ermöglicht,
dass die Sperre und das Seil 150 nach vorne gezogen werden,
ohne dass eine Einwirkung auf die Bremsen 124A und 124B erfolgt.
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Wenn
das Fahrzeug 200 nach dem Aufprallpunkt weiter nach vorne
fährt,
zieht es die Sperre 120 ebenfalls nach vorne, wobei sich
die Sperre über
die Frontpartie des Fahrzeugs wickelt. Bei zahlreichen Fahrzeugen
mit einer Motorhaube, die niedriger liegt als das Führerhaus,
wickelt sich die Sperre um die Kühlerhaube,
wobei sich der obere Abschnitt 154 und das vordere Seil 150 sich
relativ nach hinten entlang der Kühlerhaube erstrecken oder gar
mit dem Führerhaus
in Eingriff treten. Optional können
mehrere Bänder 172 (14)
das Seil 150 mit dem oberen Abschnitt 154 der
Sperre 120 verbinden, so dass das Seil 150 innerhalb
der Längsabschnitte
der Bänder entfernt
vom oberen Abschnitt der Sperre verbleibt. In Abwesenheit solcher
Bänder 172 gelangt
das Fahrzeug nach vorne unter das vordere Seil 150, bis dieses
vordere Seil 150 mit einer mehr oder weniger teilweise
vertikalen Fläche
in Eingriff tritt, so z. B. mit der Windschutzscheibe 202 des
Führerhauses
des Fahrzeugs (17). Allerdings steht das vordere Seil 150 mit
dem Fahrzeug (über
direkten körperlichen
Kontakt oder über
die Sperre) in Eingriff, und das Fahrzeug kann nach vorne zu einer
Stelle weiterfahren, die in 17 beispielhaft
dargestellt ist. Bis zu diesem Punkt ist der mittlere Abschnitt
des hinteren Seils 152 an Ort und Stelle entlang dem Gehäuse oder
innerhalb des Gehäuses
verblieben. Der mittlere Abschnitt des hinteren Seils 152 kann über Klettverschlüsse, Klebstoff
oder eine andere lösbare
Verbindung an Ort und Stelle verbleiben, so dass sich das Seil lösen kann,
wenn genügend
Kraft ein wirkt. Bis zu diesem Punkt konnte der mittlere Bereich
des hinteren Seils 152 an Ort und Stelle bleiben, während die
Sammelbereiche oder die Lose 164 und 166 des hinteren
Seils stromabwärts
und stromaufwärts
der zugehörigen
Seilratsche 160 gestreckt wurden. Die Menge des Seils in
den Ansammlungen 164 und 166 kann gleich groß sein und
im übrigen
so eingestellt sein, dass die Seilstücke gleichzeitig voll gestreckt sind.
In ähnlicher
Weise hat sich während
des obigen Zeitintervalls die Ansammlung 170 bis zu einem
gewissen Maß (vorzugsweise
nur teilweise) gestreckt. Wenn die Ansammlungen 164 und 166 vollständig verbraucht,
d. h. gestreckt, sind, bringt eine weiter Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs Spannung
auf die äußeren Abschnitt
des hinteren Seils 152 zwischen den Seilratschen 160 und
den Verbindungen 162. Diese Spannung zieht das Seil 152 durch
die Seilratschen 160 entlang jeder Seite stromabwärts und
vergrößert damit
die Längsabschnitte
des Seils zwischen den Seilratschen 160 und den Verbindungen 162 bei
gleichzeitiger Verringerung des Längsabschnitts des hinteren
Seils 152 zwischen den beiden Seilratschen 160.
Dies zieht das hintere Seil 152 gegen das Fahrzeug, wie
es in 18 dargestellt ist. Schließlich spannt
sich das hintere Seil 152 stramm um das Fahrzeug. Das hintere
Seil 152 kann mit dem hinteren Bereich des Fahrzeugs in
Eingriff treten, es kann aber auch unter das Fahrzeug gezogen werden,
wo es in Kontakt mit den sich bewegenden Hinterrädern des Fahrzeugs tritt, mit
der Folge, dass das hintere Seil über die Räder gezogen wird und sich somit
um die Hinterachse oder die hinteren Radaufhängungsteile wickeln (dies wird
unten erläutert).
Nach Zustandekommen des festen Eingriffs kann kein weiterer Teil
des hinteren Seils 152 durch die Seilratschen 160 gezogen
werden. Damit können
sich die Bereiche des hinteren Seils 152 zwischen den Seilratschen 160 und
den dazugehörigen
Verbindungen 162 nicht weiter ausdehnen, was zu Beginn
die Spannung in diesen Bereichen über die Schwellenspannung der
zerbrechlichen Verbindungen 162 hinaus erhöht, demzufolge
die Enden des hinteren Seils 152 von den Verbindungen 162 abgetrennt
werden (19). Eine beispielhafte Schwellenspannung
für die
zerbrechlichen Verbindungen 162 beträgt etwa 2500 Pfund. Abhängig von
Faktoren wie der Größe der Sperre,
der Reibung in den Ratschenmechanismen, den Seil-Werkstoffen sowie
Masse und Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs kann ein größerer Bereich,
beispielsweise von 500 bis 5000 Pfund, nützlich sein.
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Die
Verwicklung mit der Fahrzeugaufhängung
ist zusätzlich
in beispielhafter Weise in den 20 bis 23 veranschaulicht. 20 zeigt
das relativ lose hintere Fangseil 152, während dieses
in Richtung des hinteren rechten Rads 208 gespannt wird. 21 zeigt
das hintere Fangseil, wenn dieses gerade am Boden des Reifens angreift.
Bei dem Angriff, bei dem sich die Schleife weiter verengt und die Spannung
in dem hinteren Fangseil 162 zunimmt, bewirkt der Reibungseingriff
oder ein anderer Eingriff zwischen dem hinteren Fangseil 152 und
dem Reifen, dass das hintere Fangseil an dem Reifen haften bleibt
und sich zusammen mit dem Reifen dreht (im Uhrzeigersinn für das rechte
Rad und im Gegenuhrzeigersinn für
das linke Rad). Damit wird das Seil stramm und wird in Richtung 300 gezogen,
wobei es um einen Eingriffspunkt verschwenkt wird, der definiert
wird durch den Kontakt des vorderen Seils 150 mit einer
teilweise nach vorne weisenden Fläche des Fahrzeugs. Schließlich, wenn
das hintere Fangseil 152 über das Rad bzw. den Reifen
gewickelt ist, greift es an einem Bauteil der Aufhängung an,
beispielsweise an einer Blattfeder 210. Eine weitere Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs und eine Drehung des Rads/Reifens 208 bringt
einen Teil des hinteren Fangseils 152 über den oberen Bereich des
Reifens, während
das Seil mit dem Bauteil der Aufhängung in Eingriff steht. Aus
dieser Stellung kann das Seil 152 über das Rad bzw. den Reifen
rutschen und sich im großen
und ganzen nach unten in eine Richtung bewegen, die bei 302 angedeutet
ist, wobei das beispielhaft dargestellte Seil enger um die Blattfeder 210 geschnürt wird
und in Eingriff mit der Achse 212 tritt. An dieser Stelle
ist der Reibschluss zwischen dem Rad/Reifen 208 und dem
Seil 152 möglicherweise nicht
stark genug, damit das Seil von dem Fahrzeug loskommt, wenn das
Fahrzeug in Rückwärtsrichtung angetrieben
wird, so dass ein Loskommen des Fahrzeugs aus der Schleife verhindert
wird.
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Bei
der hier beispielhaft dargestellten Ausführungsform sind bis dahin die
elastischen Schnüre 136 gestreckt
worden, um die Sperre an der Vorderpartie des Fahrzeugs zu halten,
während
die Lose 170 in den Verzögerungsseilen 122A, 122B allmählich aufgebraucht
wurde. Nach dem völligen
Verschwinden der Lose werden die Verzögerungsseile stramm und wirken
auf die Bremsen 124A und 124B ein, die eine Widerstands-Bremskraft
aufbringen unter gleichzeitiger Verlängerung der Verzögerungsseile
(beispielsweise durch Abrollen von einer mit einer Bremsscheibe
gekoppelten Spule). Die Bremswirkung bewirkt eine Umwandlung der
kinetischen Energie des Fahrzeugs und/oder die Widerstands-Bremskraft,
die von den Bremsen aufgebracht wird, überwindet jegliche weitere
Antriebskraft des Fahrzeugs, so dass das Fahrzeug vollständig zum
Stillstand gebracht wird. Sollte der Fahrer den Versuch unternehmen,
das Fahrzeug aus dem Eingriff mit der Sperre zurückzufahren, so verhindert im
Idealfall eine Kopplung zwischen den Fangseilen mit der Sperre (so
z. B. über
die Bänder 172)
ein derartiges Loskommen.
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Eine
Schleife, die durch das vordere Fangseil 150 und den Abschnitt
des hinteren Fangseils 152 zwischen den Seilratschen 160 definiert
wird, ist nun stramm um das Fahrzeug gewickelt. Die Ratschenwirkung
der Seilratschen 160 verhindert eine Stromaufwärts-Bewegung
des hinteren Fangseils 142 und verhindert damit eine Vergrößerung oder
ein Lösen
der das Fahrzeug umschließenden
Schleife. Indem die Schleife um die Fahrzeug-Windschutzscheibe und
die seitlichen Türen 204 des
Fahrzeugs gewickelt ist, wird eine Flucht der Fahrzeuginsassen verhindert,
da die Schleife jeden Versuch, die Türen zu öffnen, scheitern lässt. Einsatzkräfte können dann Zugang
zu dem Fahrzeug erlangen, indem sie die Schleife aufschneiden oder
das (nicht gezeigte) Ratschenteil von Hand zumindest bei einer der
Seilratschen 160 lösen.
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Um
für spezielle
Betriebsparameter zu sorgen, kann eine große Vielfalt von Bemessungen
und anderen Merkmalen der verschiedenen Systemkomponenten festgelegt
werden. Eine wichtige Bemessung ist die Länge des vorderen Fang seils 150.
Bei der in den 16 bis 19 dargestellten
Ausführungsform
ist die Länge
relativ gering. Möglicherweise
muss die Länge
im Bezug auf die Größe des einzufangenden
Zielfahrzeugs begrenzt werden. Wenn beispielsweise die Gesamtbreite
des Sperrensystems nach 16 gleichmäßig erhöht würde (einschließlich einer
Längenzunahme
des Seils 150), legen beim Einfangen des Fahrzeugs die
Ratschen 160 in Richtung entlang des Fahrzeugs weiter hinten. Damit
bestände
ein relativ größerer Teil
der Schleife aus dem vorderen Fangseil 150 und ein relativ
kleinerer Anteil aus dem Segment des Seils 152 zwischen den
Ratschen 160. Da die Größe der Schleife
vornehmlich durch Größe und Geometrie
des Fahrzeugs vorgegeben wird, ist also für ein wirksames Einfangen des
Fahrzeugs die Länge
des vorderen Fangseils 150 beschränkt, und es ist vorteilhaft, wenn
der größte Teil
der Länge
der Schleife entlang der Vorderseite und den Seiten (nicht aber
im hinteren Bereich) des Fahrzeugs verläuft. Vorzugsweise beträgt die Länge des
vorderen Fangseils 150 etwa die Hälfte der Länge der Schleife, obschon bei
dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel
dieser Wert kleiner ist. In solchen Fällen, in denen eine relativ
breite Sperre eingesetzt wird, kann folglich das vordere Seil 150 sich
nur über
einen begrenzten mittleren Bereich einer solchen Sperre erstrecken,
während
Teile des hinteren Fangseils 152 stromaufwärts und
stromabwärts
bezüglich
der Seilratschen 160 über
die verbleibenden Außenbereiche
der Sperre verlaufen.
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Bezug
nehmend auf die 15 bis 19 ist
ersichtlich, dass, wenn das Fahrzeug auf die Sperre trifft und diese
bewegt, eine am Anfang hohe Hebelwirkung des Fahrzeugs in Bezug
auf die Sperre gegeben ist. Am Anfang verlaufen die Brems- oder Verzögerungsseile
nahezu rechtwinklig zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, so dass eine
inkrementelle Bewegung des Fahrzeugs zu einer geringeren inkrementellen
Bewegung der Verzögerungsseile
führt, und
die Längs-Anhaltekraft,
welche auf das Fahrzeug einwirkt, viel geringer ist als die doppelte
Spannung in den Verzögerungsseilen
(da es zwei Verzögerungsseile
gibt). Während
das Fahrzeug sich nach vorne bewegt, wird der Winkel zwischen der
Fahrtrichtung und den Verzögerungsseilen
kleiner, beginnend bei einem Anfangswert von etwa 90 Grad in Richtung
eines Werts von Null, wobei die Anhaltekraft sich dem doppelten
Wert der Spannung in den Seilen nähert. Geometrisch gesehen ist
die Anhaltekraft nahezu doppelt so groß wie die Spannung, multipliziert
mit dem Kosinus des Winkels. Dieser Geometrie-Faktor kombiniert
sich mit den Eigenschaften des im Folgenden beschriebenen Bremssystems,
um ein ruckfreies Aufbringen der Anhaltekraft bei einem Bereich
von Fahrzeugmassen und -geschwindigkeiten innerhalb eines gewünschten
Verzögerungsbereichs
zu erreichen. Dies ist in der graphischen Darstellung 602 der 29 veranschaulicht,
die die prozentuale Spannung in einem der beiden Verzögerungsseile
zeigt, welche auf das Fahrzeug als Längs-Anhaltekraft aufgebracht
wird. Das Beispiel in 29 verwendet eine beispielhafte
Fahrbahn mit einer Breite von etwa 6,7 mm und zeigt den Prozentwert
gegenüber
der Längsentfernung
(d) in Metern entlang der Straße,
beginnend beim Auftreffpunkt des Fahrzeugs an der Sperre.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann das Verzögerungsseil um eine Welle,
eine Spule oder dergleichen gewickelt werden, die mit einer Bremse
(z. B. einer Scheiben- oder Trommelbremse) gekoppelt ist. Zu Beginn
verlässt
das Seil die Welle mit einem ersten Radius. Während sich das Seil abwickelt, nimmt
der Radius ab. Mit zunehmendem Radius nimmt auch der Hebel des Seils
in Bezug auf die Bremse ab. Während
sich also das Seil abwickelt, nimmt die Wellendrehung einhergehend
mit der linearen Ausdehnung des Seils zu. Bei einem gegebenen radialen
Inkrement des gewickelten Verzögerungsseils
ist ein größerer Längsabschnitt
des Seils bei größerem Radius
vorhanden als bei kleinerem Radius. Dem entsprechend nimmt nicht
nur die Bremskraft beim Abwickeln des Verzögerungsseils zu, sondern es
nimmt auch die Geschwindigkeit der Zunahme zu (gemessen in Relation
zu der Verlängerung),
wobei es zu einem sehr raschen Anstieg kommt, wenn das Ende der
Rolle des Verzögerungsseils
sich der maximal möglichen
Ausdehnung nähert (es
sei angemerkt, dass das System zweckmäßigerweise so ausgestaltet
ist, dass bei einem möglichen erwarteten
Aufprall nicht die maximale Ausdehnung stattfindet). 29 zeigt
eine graphische Darstellung 604 der Verzögerungsseil-Spannung
in Abhängigkeit des
Längswegs
für ein
beispiel haftes System. Die Spannung, gemessen als Kraft („F") ist auf der linken Achse
in Newton dargestellt. Eine aufgebrachte Netto-Längsanhaltekraft (für einen
einzelnen Bremskasten) ist zusätzlich
durch eine Kurve 606 dargestellt, sie gibt die Spannung 604 multipliziert
mit dem Geometriefaktor 602 wieder. Die Form dieser Anhaltekraft-Kurve
soll sicherstellen, dass Fahrzeuge mit einem relativ breiten Bereich
an Massen und Aufprallgeschwindigkeiten mit Spitzen-Verzögerungen
innerhalb eines Zielwerts angehalten werden, so z. B. dem Zwei-
bis Zweieinhalbfachen der Erdbeschleunigung. Die Kurve 610 in 30 zeigt
die Verzögerung
in „g" in Abhängigkeit
der Fahrzeugmasse m in kg bei einer bestimmten Aufprallgeschwindigkeit
von etwa 80 km pro Stunde (kph) (50 mph). Die Kurve 612 zeigt
den Anhalteweg („sd") in Metern für solche
Fahrzeuge. Natürlich
werden Fahrzeuge, die sich mit geringeren Geschwindigkeiten bewegen,
einer schwächeren Verzögerung ausgesetzt.
Darüber
hinaus kann ein optionales intelligentes System vorhanden sein,
welches zusätzlich
Flexibilität
liefert, indem Eingangsgrößen von
einem Sensor genutzt werden, der (direkt oder indirekt) die Geschwindigkeit
misst, mit der die Verzögerungsseile
abgewickelt werden. Aus dieser Information kann ein Regler die Anfangs-Aufprallgeschwindigkeit
ermitteln, um basierende auf Anfangsänderungen in der Geschwindigkeit
beim Aufstellvorgang die Fahrzeugmasse zu bestimmen und abhängig davon
die Bremskraft zu modulieren (durch Regeln der aufgebrachten Kraft
an den Bremsschuhen, -belägen
oder dergleichen), damit ein Fahrzeug in der gewünschten Weise verzögert wird
(beispielsweise durch Minimieren der Anhaltestrecke, während die Verzögerung auf
einem akzeptierbaren Wert gehalten wird).
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Obschon
zahlreiche, oben angesprochene Approximationen aufgrund der Annahme
vorgenommen wurden, dass eine konstante Bremskraft vorhanden ist
(d. h. ein konstantes Widerstandsmoment an der Spule oder der Welle,
welche das Bremsseil hält),
können
tatsächliche
Ergebnisse davon abweichen. Beispielsweise kann eine Zunahme der
Bremsbelagtemperatur während
der Verlängerung
der Verzögerungsseile
den Reibungskoeffizienten zwischen dem Bremsbelag und der dazugehörigen Scheibe vergrößern und
dadurch auch das Widerstandsmo ment steigern, welches auf die Welle
oder Spule einwirkt. Ein solcher Effekt kann zusätzlich die Form der Kurve 604 verstärken und
kann außerdem
zu einer Kurve führen,
die abhängig
von der Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Je rascher das Fahrzeug das
Verzögerungsseil
einzieht, desto schneller ergibt sich eine gesteigerte Zunahme der
Reibungstemperatur, verglichen mit einem langsameren Fahrzeug. Dieser Effekt
kann zu einer zusätzlichen
Kompensation der Fahrzeuggeschwindigkeit führen.
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Die
Parameter des Bremsmechanismus einschließlich der absoluten und relativen
Werte für
die Anfangs- und Minimum-Radien können derart maßgeschneidert
werden, dass nicht nur gegebene Verzögerungsparameter erzielt werden,
sondern es ist außerdem
möglich,
die Spannung des Verzögerungsseils
innerhalb eines Bereichs so zu bemessen, dass eine ausreichende
Verankerung des Systems gegeben ist. Beispielsweise ist bei einer
Ausführungsform
des Systems (nicht dargestellt) eine Unterbringung der Bremssysteme
in einem Paar Bremskästen
vorgesehen, die sich oben in dem Umgebungsgelände auf einander abgewandten
Seiten der Straße
platzieren lassen, und die über
Seile mit einer dazugehörigen
Verankerung gesichert sind. Die Teleskopträger können separat von den Bremskästen ausgebildet
sein und können
z. B. oben auf den Bremskästen
installierbar sein. Die Bremskästen können verankert
werden durch Verlegung von Verankerungsseilen zwischen den Bremskästen und
einer geeigneten Verankerungsstelle, so z.B. in Form von Bäumen, Verkehrsschildern,
Fahrzeugen oder zwei in den Boden eingelassenen Ankern. Beispielsweise
kann man Verankerungsplatten in flache Löcher in Straßen-Fahrtrichtung
oberhalb der Bremskästen
anordnen (z. B. in einer Entfernung von bis zu einigen Metern).
Ein solcher Abstand macht es möglich,
die Spannung an dem Verankerungsseil, welches den Bremskasten mit
dem Anker verbindet, so zu bemessen, dass der Anker in Richtung
des Lochs gezogen wird, um auf diese Weise zu verhindern, dass der
Anker aus dem Loch herausgezogen wird. Dies stellt eine effektive örtliche
Beschränkung
des Bremssystems dar.
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Wahlweise
kann das Einfangsystem zusätzlich
mit der Sperre integriert sein. Beispielsweise kann das vordere
Fangseil 150 als Bestandteil der Sperre, so z. B. als dessen
oberer Abschnitt 154 ausgebildet sein (oder auch als Zwischenteil
der Sperre). Obschon im Ausführungsbeispiel
das hintere Fangseil 152 über brechbare Verbindungen 162 mit
den Verzögerungsseilen 122A und 122B verbunden
ist, kann auch eine anderweitige Verbindung gewählt werden. So z. B. kann das
Seil 152 anstatt mit den Verzögerungsseilen 122A, 122B mit
den Trägern 114A, 114B oder
mit den Bremsen 124A, 124B gekoppelt sein, entweder
direkt oder indirekt, oder kann mit irgendeinem anderen Element
gekoppelt sein, welches ausreichenden Widerstand bietet, um die Enden
des Seils 152 mit ausreichender Widerstandskraft zu halten,
damit die Schleife um das Fahrzeug herum an einem Punkt festgezogen
wird, an welchem die Spannung in der Schleife einen gewünschten
Wert hat. Wenn brechbare Verbindungen wie z. B. die Verbindungen 162 vorhanden
sind, um die Enden des Seils 162 mit den dazugehörigen Halteelementen
zu koppeln, so können
die Verbindungen mit einer Schwellenspannung ausgestattet sein,
die dem Erreichen der gewünschten
Spannung innerhalb der Schleife entspricht. 24 bis 28 zeigen
Einzelheiten der brechbaren Verbindung 162. Die Verbindung 162 enthält ein Gehäuse 402 und
eine Öse 404, die
mit dem Verzögerungsseil
bzw. dem hinteren Fangseil verbunden ist. In dem Ausführungsbeispiel besitzt
die Öse
eine Gewindewelle 406 mit einem Nenndurchmesser von 1,27
cm (einem halben Zoll), was einem groben UNC-Gewinde entspricht.
Die Welle 406 steht in Eingriff mit dem Innengewinde einer
Spannmutter, die ihrerseits aus einem Paar identischer, in Längsrichtung
getrennter Hälften 410 besteht.
Die Mutter umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Körper mit
einem Paar Vorsprüngen,
die radial nach außen
wegstehen. Ein vorderer Vorsprung 412 befindet sich am
vorderen Ende der Mutter, ein hinterer Vorsprung 414 befindet
sich etwa im Mittelbereich der Mutter. Die Vorsprünge besitzen
jeweils eine vordere und hintere Ringfläche und dazwischen einen zylindrischen
Umfang. Die zylindrischen Umfänge
besitzen einen Radius, der geringfügig kleiner ist als ein Radius
der Gehäusekammer,
die von einem hinteren Zylinderteil 420 und einem vorderen Zylinderabschnitt 410 gebildet
wird. In einem Sperrzustand berühren
die zylindrischen Flächen
der Vorsprünge 412 und 414 die
Flächen 418 bzw. 420,
um eine radiale Bewegung nach außen der beiden Hälften 410 zu
unterbinden, damit die Öse 404 in
Längsrichtung
an der Spannmutter fixiert bleibt. Die Mutter ist über eine
Federscheibe 430 in ihre Sperrstellung vorgespannt, wobei
die Federscheibe im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Außendurchmesser von
3,8 cm (1,5 Zoll) und einen Innendurchmesser von 1,3 cm (neun sechzehntel
Zoll) besitzt. Entlang ihrem Innendurchmesser steht die Federscheibe
in Eingriff mit dem vorderen Ende der Spannmutter. Entlang ihrem
Außendurchmesser
steht die Federscheibe mit einer nach hinten weisenden Ringwand einer
vorderen Kammer in Eingriff, die sich von der Fläche 418 radial nach
außen
und vorne erstreckt. Eine zweite ringförmige Kammer erstreckt sich
in radialer Richtung nach außen
zwischen der Fläche 418 und
der Fläche 420.
Wenn zwischen die Öse
und dem Gehäuse
eine Spannung wirkt, drückt
sich die Feder zusammen, während
die Öse
und die Mutter nach vorne gezogen werden. Wenn die Schwellenspannung
erreicht ist, fluchten die Vorsprünge 412 und 414 mit
der vorderen und hinteren Fläche 418 der
Kammern, und die Steuerkurvenwirkung zwischen den Gewindeteilen
der Öse
und denen der Spannmutter drückt
die Hälften
auseinander, so dass die Öse
frei von der Spannmutter abgezogen werden kann. Wie in den 26 und 27 dargestellt
ist, ist der Gewindeteil jeder Mutterhälfte 410 gegenüber der
Ebene 500, in der die beiden Hälften zusammentreffen, hinterschnitten.
Dies verringert den radialen Abstand, um den die Hälften auseinandergezwungen werden
müssen,
um die Öse
freizugeben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Gewinde
auf jeder Seite der Hälfte über eine
Strecke gegenüber
der Ebene 50 von etwa einem Drittel Ösen-Radius hinterschnitten.
Nachdem die Öse
freigesetzt ist, drückt
die Federscheibe die Spannmutter zurück in die zurückgezogene
oder verriegelte Stellung. Eine Steuerkurvenwirkung der abgewinkelten
hinteren Ringflächen der
Vorsprünge
mit ähnlichen
abgewinkelten, nach vorne weisenden Ringflächen der Kammern vor und hinter
der Fläche 417 lenkt
die beiden Hälften
radial nach innen aufeinander zu, während sie von der Federscheibe
nach hinten gedrückt
werden. Um die Öse 404 erneut
mit der Spannmutter zu koppeln, braucht sie nur in die Spannmutter eingeschraubt
zu werden, so dass hierzu keine Kraft aufgewendet werden muss. Man
kann erkennen, dass zwar jede der vier geneigten Steuerkurven-Schultern
abgewinkelt ist, um in eine Richtung nach hinten zusammenzulaufen,
dass aber nicht sämtliche
Teile derart ausgebildet sein müssen.
Beispielsweise kann nur ein Paar miteinander zusammenwirken, und
es braucht nur eine Schulter dieses Paares eine deutliche Neigung aufzuweisen,
um den gewünschten
Steuerkurveneffekt zu erreichen.
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Ein
Vorteil der Verwendung einer zerbrechlichen Verbindung 162,
die zurücksetzbar
ist ohne den Austausch von Teilen in Kombination mit einem pneumatischen
Betätigungssystem
und einer Reibungsbremse (anstelle einer Reißleine) besteht darin, dass
das gesamte Sperrensystem zurückstellbar ist,
nachdem es gebraucht wurde, ohne dass dazu Teile ausgetauscht werden
müssen.
Dies kann der Fall sein, unabhängig
davon, ob ein Fahrzeug gegen die Sperre geprallt ist oder nicht.
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Weiterhin
kann es möglich
sein, das Einfangen mit der Besonderheit der Sperre integriert auszubilden.
Beispielsweise kann eine vollständige
Integration dadurch erreicht werden, dass man die Sperre mit den
Verzögerungsseilen
nur über
das hintere Fangseil koppelt.
-
Man
sieht, dass erfindungsgemäß eine transportierbare
Vorrichtung zum Festsetzen eines Landfahrzeugs geschaffen wurde,
welche die oben angegebenen Ziele, Merkmale und Vorteile in vollem Umfang
erreicht. Während
die Erfindung in Verbindung mit speziellen Ausführungsformen erläutert wurde,
ist ersichtlich, dass zahlreiche Alternativen, Modifikationen und
Abwandlungen für
den Fachmann im Lichte der obigen Beschreibung möglich sind. Deshalb sollen
solche Alternativen, Modifikationen und Abwandlungen sämtlich in
den Grundgedanken und breiten Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.